第一节力的概念.doc

第二章 力和物体的平衡21 力的概念 重力 弹力 摩擦力【考点透视】内容要求说明重力形变和弹力 胡克定律I弹簧组劲度系数问题的讨论不作要求静摩擦 滑动摩擦 摩擦力 动摩擦因数I不引入静摩擦因数【知识网络】(一)力的概念：力是物体对物体的作用。1力的基本特征（1）力的物质性：力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而独立存在。（2）力的相互性：力的作用是相互的。当一个物体受到力的作用时，被作用的物体也会产生一个大小相等、方向相反的反作用力去作用于另一物体。（3）力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向。（4）力的独立性：力具有独立作用性。2力的分类：（1）按力的性质分类：如重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力（按现代物理学理论，物体间的相互作用分四类：长程相互作用，有引力相互作用、电磁相互作用；短程相互作用，有强相互作用和弱相互作用。宏观物体间只存在前两种相互作用。）（2）按力的效果分类：如压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力 （3）按产生条件分：场力（非接触力）、接触力（二）常见的三类力。1.重力：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。（注意：重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力。由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力。）（1）重力的大小：重力大小等于mg，g是常数，通常等于9.8N/kg。（2）重力的方向：竖直向下。（3）重力的作用点重心（重力的等效作用点）注：物体重心的位置与物体的质量分布和形状有关：质量分布均匀的规则物体的重心在物体的几何中心。不规则物体的重心可用悬挂法求出重心位置。2弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。弹力产生的条件：物体直接相互接触； 物体发生弹性形变。弹力的方向：跟物体恢复原状的方向相同。压力、支持力的方向总是垂直于接触面指向被压或被支持的物体。绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。 杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。弹力的大小：对有明显形变的弹簧，弹力的大小可以由胡克定律计算。对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。胡克定律可表示为（在弹性限度内）：F=kx，还可以表示成F=kx，即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。3滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上存在相对滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它们相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。（1）产生条件：接触面是粗糙；两物体接触面上有压力；两物体间有相对滑动。（2）方向：总是沿着接触面的切线方向，且与相对运动方向相反。（3）大小：与正压力成正比，即F=FN ，其中的FN表示正压力，正压力不一定等于重力G。4静摩擦力：当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时，所受到的另一个物体对它的力，叫做静摩擦力。（1）产生条件：接触面是粗糙的；两物体接触面上有压力；两物体有相对运动的趋势（2）方向：沿着接触面的切线方向，且与相对运动趋势方向相反。（3）大小：由受力物体所处的运动状态、根据平衡条件或牛顿第二定律来计算。其可能的取值范围是 0FfFm。注：摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度。通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同（作为动力），可能和物体运动方向相反（作为阻力），也可能和物体速度方向垂直（作为匀速圆周运动的向心力），在特殊情况下，可能成任意角度。运动的物体受到的摩擦力不一定是滑动摩擦力，静止的物体受到的摩擦力不一定是静摩擦力。【典型例题】例1下列说法正确的是( )A大小、方向都相同的两个力，作用效果不一定相同B物体重力的大小等于它压紧水平支持物的力的大小C重心就是物体上最重的一点D拳击运动员用尽全力击出一拳却未击中对方,故出拳过程中只有施力物体而没有受力物体例2在探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系实验知道在弹性限度内，弹簧弹力F与形变量x成正比，并且不同弹簧，其劲度系数也不同。某中学的探究学习小组从资料中查到：弹簧的劲度系数与弹簧的材料和形状有关。该学习小组想研究弹簧的劲度系数与弹簧原长的关系，现有A、B、C、D四根材料和粗细完全相同仅长度不同的弹簧。（1）学习小组的同学们经过思考和理论推导，各自提出了自己的看法，其中甲同学认为弹簧的劲度系数可能与弹簧长度成正比，同学乙认为弹簧的劲度系数可能与弹簧原长成反比，甲、乙有一位同学的看法是正确的。你认为正确的是 （填“甲”或“乙”），就这一环节而言，属于科学探究中的哪个环节 （填序号）。A分析与论证 B进行实验与收集证据 C猜想与假设 D制定计划与设计实验（2）为验证甲、乙谁的看法正确，可通过实验完成，实验器材除上述弹簧，已知质量的几个钩码外，还需要的实验器材是 。（3）探究学习小组进行实验记录的数据如下：实验数据记录表 （g=10m/s2） 原长(cm)砝码质量(Kg)弹簧长度(cm) 弹簧伸长量x(cm)弹簧劲度系数K(N/m)弹簧A10.000.313.003.00100弹簧B15.000.116.491.4967.1弹簧C20.000.224.00弹簧D30.000.132.992.9933.4 请完成上述表格，从实验表格中得出的结论为： 。例3如图所示，小车上固定着一根弯成角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向： （1）小车静止；（2）小车以加速度a水平向右运动；（3）小车以加速度a=gtan水平向右运动.例4如图所示，劲度系数为k2的轻质弹簧，竖直放在桌面上，上面压一质量为m的物块，另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面，其下端与物块上表面连接在一起，要想使物块在静止时下面弹簧承受物重的2/3，应将上面弹簧的上端A竖直向上提高多大的距离? 例5长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角变大)，另一端不动，如图示所示，写出木板转动过程中摩擦力与角的关系式，并分析随着角的增大、摩擦力怎样变化？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (90）例6如图所示，物块M通过与斜面平行的细绳与小物块m相连，斜面的倾角可以改变。讨论物块M对斜面的摩擦力的大小，则一定有（ ）A.若物块M保持静止，则角越大，摩擦力越大B.若物块M保持静止，则角越大，摩擦力越小C.若物块M沿斜面下滑，则角越大，摩擦力越大D.若物块M沿斜面下滑，则角越大，摩擦力越小【自我检测】1下列关于力的说法， 正确的是( )A两个物体一接触就会产生弹力B物体的重心不一定在物体上C滑动摩擦力的方向和物体运动方向相反D悬挂在天花板上的轻质弹簧在挂上重2N的物体后伸长2cm静止， 那么这根弹簧伸长1cm后静止时， 它的两端各受到1N的拉力2. 如图所示，木块质量为m，跟水平桌面的动摩擦因数为，受水平向右的力F的作用匀速运动，从物体到边缘开始，到物体下落为止，在此过程中物体保持匀速运动，下列说法正确的是（ ）A推力F因物体悬空部分越来越大而变小B推力F在物体下落前会变为原来的1/2C推力F始终是mgD因接触面变小，动摩擦因数会变大3一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到两个拉力作用，拉力的大小如图所示，物体处于静止状态，则：（1）若只撤去10N的拉力，则物体能否保持静止状态？ （2）若只撤去2N的力，物体能否保持静止状态？ 4如图所示，在两块木板中间夹着一个50 N重的木块A，左右两边对木板的压力F均为150 N，木板和木块间的动摩擦因数为0.2，如果想从下面把这木块拉出来，需要多大的力？如果想从上面把它拉出来，需要多大的力？21 力的概念 重力 弹力 摩擦力1关于力的概念，下列哪些说法是正确的（ ）A力是使物体产生形变和速度的原因B一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体又是施力物体C只要两个力的大小相同，它们产生的效果一定相同D两个物体相互作用，其相互作用力可以是不同性质的力2在生活中，我们有这样的常识：用手握瓶，将瓶提离桌面，瓶越重，越要用力握紧瓶，这样是为了（ ）A增加对瓶的摩擦力B增加对瓶的压力C增加手瓶间的摩擦因数D增加手瓶间的最大静摩擦力3关于物体的重心，下列说法中正确的是（ ）A重心就是物体上最重的一点B形状规则的物体的重心，一定在它的几何中心C重心是物体所受重力的作用点，故重心一定在物体上D用细软线将物体悬挂起来，静止时重心一定在悬线所在直线上4关于相互接触的两物体之间的弹力和摩擦力，下列说法正确的是（ ）A有摩擦力一定有弹力B摩擦力的大小与弹力成正比C有弹力一定有摩擦力D弹力是动力，摩擦力是阻力5如图所示，一木板B放在粗糙的水平地面上，木块A放在B的上面，A的右端通过轻质水平弹簧与竖直墙壁连接现用水平力F向左拉B，使B以速度v向左匀速运动，这时弹簧对木块A的拉力大小为FT则下列说法正确的是AA和 B之间滑动摩擦力的大小等于FB木块B受到地面滑动摩擦力的大小等于FFTC若木板以2v的速度运动，木块A受到的摩擦力大小为2FTD若作用在木板B上的水平力为2F，则地面受到的滑动摩擦力的大小仍等于FFT 6运动员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速下滑时，他所受到的摩擦力分别为F上和F下，那么它们的关系是（ ）AF上向上，F下向下，F上FBF上向下，F下向上，F上F下CF上向上，F下向上，F上F下DF上向上，F下向下，F上F下7用一水平力F将两铁块A和B紧压在竖直墙上而静止，如图所示，对此，下列说法中正确的是（ ）A铁块B受A给它的摩擦力方向可能向上，也可能向下B铁块B肯定受墙给它的竖直向上的摩擦力C铁块A肯定对B施加竖直向上的摩擦力DB受墙的摩擦力方向可能向上，也可能向下8S1和S2表示劲度系数分别为k1和k2的两根弹簧，k1k2；a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物块，mamb。将两弹簧与物块按图方式悬挂起来.现要求两根弹簧的总长度最大，则应使（ ）AS1在上，a在上BS1在上，b在上CS2在上，a在上DS2在上，b在上9物块A、B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连，如图所示。今对物块A、B分别施以方向相反的水平力F1、F2，且F1大于F2。则弹簧的示数（ ）A一定等于F1+F2；B一定等于F1-F2；C一定大于F2小于F1；D条件不足，无法确定。ABF1F210如图所示,甲、乙两根相同的条形磁铁吸在一起，置于水平木质桌面上，已知两磁铁间的磁力作用大小为F，每根磁铁重为G，则磁铁乙对磁铁甲的弹力作用大小为 ，磁铁乙对桌面的弹力大小为 。 11用劲度系数k=490 N/m的轻弹簧，沿水平桌面水平拉一木板使它做匀速直线运动，弹簧的长度l1=12 cm。若在木板上加上一个质量m=5 kg的铁块，仍用原弹簧拉住它沿水平桌面做匀速运动，弹簧的长度l2=14 cm，则木板与水平桌面间的动摩擦因数为多少？12如图所示，物体A被压在物体B和水平地面之间，A、B的质量分别为10kg和30kg，A与B及B与地面之间的动摩擦因数都为=0.2。(1)要用水平力F将整体拉动，则拉力的大小至少应为多少？ (2) 若 B用水平绳子拴在墙上,则要把A向右拉动，施加的水平力F又应为多少?（g=10m/s2） 参考答案：【典型例题】例1A （大小和方向都相同的两个力，如果作用在不同的物体上，那么所产生的作用效果可以是不同的，故A是正确的；只有在物体与水平支持物间保持平衡状态时物体重力的大小才有可能等于它压紧水平支持物的力的大小；物体上各部分都受到重力的作用，好象集中作用于物体上的一点，该点叫物体的重心，故重心并不是物体上最重的一点，物体的重心也有可能不在物体上；D选项中若对双方运动员而言，由于拳未击中对方，故不存在相互作用力，但对出拳方而言，在出拳过程中，他的手臂肌肉和骨骼之间产生力的作用，其施力物体为肌肉，受力物体为骨骼。）例2 （1）乙 C （2）铁架台、刻度尺 （3） 4.00cm 50N/m结论为：在实验允许的误差范围内，弹簧的劲度系数与弹簧长度成反比。例3当弹力方向不易确定时，可根据物理规律作合理假设。（1）根据物体平衡条件知，杆对球产生的弹力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg。(2)选小球为研究对象，因小球具有水平向右的加速度，所以弹力的方向应斜向右上方，假设小球所受弹力方向与竖直方向的夹角为(如图所示)，根据牛顿第二定律有：Fsin=ma， Fcos=mg解得：F=m， tan=(3)由（2）知F=m=mg/cos,tan=,=a，即弹力方向沿杆向上例4解决本题的关键是明确每根弹簧的状态变化。有效的办法是明确每根弹簧的初末状态，必要时画出直观图。末态时物块受力分析如图所示，其中F1、F2分别是弹簧k1、k2的作用力。物块静止时有F1+F2=mg初态时，弹簧k(压缩)的弹力F=mg 末态时，弹簧k(压缩)的弹力F=mg 弹簧k2的长度变化量x2=F2/k2=(F2-F2)/k2=由式得F1=mg/3初态时，弹簧k1(原长)的弹力F1=0末态时，弹簧k1(伸长)的弹力F1=mg/3弹簧k1的长度变化量x1=F1/k1=(F1-F1)/k1=mg/3k由几何关系知所求为x1+x=mg(k1+k)/3kk2. 例5本题的关键是明确是静摩擦还是动摩擦；根据平衡条件或牛顿运动定律来求静摩擦，根据滑动摩擦力公式求动摩擦.物体受力分析如图所示转动较小角度时，压力F=FN=mgcos较大，最大静摩擦力较大，而重力沿斜面向下的分力mgsin较小，因此，铁块受静摩擦力作用，由力的平衡条件知，静摩擦力F静=mgsin,增大，F静增大.随着增大，压力F=FN=mgcos减小，最大静摩擦力减小，而重力沿斜面向下的分力mgsin增大，因此，当角超过某一值时，铁块受滑动摩擦力作用，由F滑=FN知，F滑